电子并不像行星绕太阳那样绕原子核运行。它们存在于轨道中，轨道是电子最有可能出现的空间区域。轨道是一种概率分布，而非一条路径。轨道的形状取决于电子的能级和亚能级。s轨道呈球形。p轨道呈哑铃形。d轨道和f轨道则更为复杂。

每个轨道最多容纳两个自旋方向相反的电子。泡利不相容原理规定，同一轨道中的两个电子自旋方向不能相同。亚层中的轨道数量决定了它能容纳的电子数量。s亚层只有一个轨道，可以容纳两个电子。p亚层有三个轨道，可以容纳六个电子。d亚层有五个轨道，可以容纳十个电子。f亚层有七个轨道，可以容纳十四个电子。

原子轨道的形状决定了原子如何成键以及分子如何形成。轨道重叠形成共价键。轨道的取向决定了分子的几何构型。轨道的能量决定了原子吸收和发射的光的颜色。光谱学就是研究这些跃迁的学科。

轨道的概念源于量子力学，由埃尔温·薛定谔、维尔纳·海森堡等人于20世纪20年代发展起来，取代了玻尔的固定轨道模型。轨道是一个数学函数，但它具有物理意义，描述了电子可能出现的位置。